等離子束流表面熔覆層顯微組織與耐磨性的研究.pdf

1、磨損是煤礦機械零部件在使用過程中最主要的失效形式。除了材料自身磨損失效外，還需頻繁更換零件，造成生產(chǎn)率下降，進而導致材料和能源的極大浪費。等離子束流表面熔覆技術通過在金屬材料表面獲得與之呈冶金結合的具有耐磨、耐蝕、耐熱性能的熔覆層，實現(xiàn)延長其使用壽命的目的，此技術在解決磨損問題方面得到了廣泛應用。
　　 本文針對刮板輸送機中部槽的工況和材質設計了兩種高鉻鑄鐵型鐵基自熔性合金粉末，采用等離子束流表面熔覆技術在其表面進行熔覆。通過金

2、相組織觀察、掃描分析及能譜分析、X-射線衍射分析、硬度測試、磨損試驗及磨損試樣磨損面的觀察，系統(tǒng)地研究了熔覆工藝參數(shù)、化學成分對熔覆層組織和性能的關系，探討了熔覆層的磨損機理，并進行了井下生產(chǎn)試驗。
　　 影響表面熔覆層質量的因素眾多且存在交互作用。在設定噴嘴與基材間的高度為24～26mm和離子氣量為10L/min的條件下，設計正交表對其工藝進行極差分析，以熔覆層的稀釋率和形狀系數(shù)作為檢驗指標，得出各因子影響順序為：熔覆電流＞熔

3、覆速度＞送粉量。優(yōu)化后的熔覆工藝方案為：熔覆電流Ⅰ為220A，熔覆速度V為380mm/min，送粉量M為50g/min。驗證性試驗表明，該工藝參數(shù)滿足熔覆層對稀釋率和形狀系數(shù)的要求。
　　 熔覆層的組織均由奧氏體枝晶、合金碳化物或硼化物及枝晶間的共晶體組成。對比高碳配方(Fe01)和高硼配方(Fe02～Fe05)熔覆層的物相，結果表明：前者熔覆層物相主要由γ-(Fe)和(Cr,Fe)7C3相組成；后者熔覆層物相主要由γ-(Fe)

4、、(Cr,Fe)2B、和Fe2B相組成?；牡臒嵊绊憛^(qū)分為過熱區(qū)、相變再結晶區(qū)和不完全再結晶區(qū)。研究表明：等離子束流表面熔覆層的凝固是快速非平衡動態(tài)凝固過程，熔池中的液態(tài)金屬在等離子束流的作用下，發(fā)生著強烈地對流運動并以非均勻形核方式凝固，沿著與熱流相反的方向從基材向熔池中心凝固，靠近基材部位形成粗大的樹枝晶，熔池中心為等軸晶，邊緣部位較為細小的等軸晶。
　　 通過對熔覆層性能測試，結果表明：由基體至熔覆層表面大致呈梯度分布，配

5、方Fe04熔覆層顯微硬度和表面洛氏硬度值最高；Q235鋼、16Mn鋼試樣的磨損形式主要是犁溝，試樣表面出現(xiàn)大塊剝落的現(xiàn)象；配方Fe04熔覆層試樣的磨損形式為微切削磨損，耐磨性最好，其耐磨性分別是Q235鋼的5.7倍、16Mn鋼的5.1倍，其余配方熔覆層試樣的磨損形式主要是微觀切削和微觀剝落，耐磨性次于配方Fe04。
　　 利用優(yōu)化得到的等離子束流表面熔覆工藝參數(shù)，使用Fe04配方合金粉末，對40T、40TX中部槽進行熔覆處理，得